Полевые методы исследований в экологии

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФГБОУ ВО «ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Педагогический институт им. В.Г. Белинского

РЕФЕРАТ

По дисциплине «Экология»

на тему

«Полевые методы исследований в экологии»

Выполнила: студентка группы 19ЗИПИ51

Алимова Ю.А.

Проверил: к.б.н., доцент

Чернышов В.А.

Пенза,2019

Введение

экологический полевой природа наблюдение

Изменение состояния окружающей среды, снижение биоразнообразия, угроза экосистемам требуют применения определенных методов исследования, которые охватывали бы отдельные биоценозы в целом. В экологии часто используются методы, применяемые в других науках, как в биологических (биогеохимия, анатомия, физиология, и др.), так и небиологических (физика, химия, геодезия, метеорология и др.). Но для выявления специфики экологических закономерностей существуют исключительно собственные - экологические методы.

Они делятся на: полевые, лабораторные, экспериментальные, количественные (математическое моделирование) методы. Экология, имеет свою специфику: объектом ее исследований служат не единичные особи, а группы особей, популяции (в целом или частично) и их сообщества, то есть биологические макросистемы. Многообразие связей, формирующихся на уровне биологических макросистем, обусловливает разнообразие методов экологических исследований. Для эколога первостепенное значение имеют полевые исследования, то есть изучение популяций видов и их сообществ в естественной обстановке, непосредственно в природе. При этом обычно используются методы физиологии, биохимии, анатомии, систематики и других биологических, да и не только биологических, наук. Наиболее тесно экологические исследования связаны с физиологическими. Однако между ними имеется принципиальная разница. Физиология изучает функции организма и процессы, протекающие в нем, а также влияние на эти процессы различных факторов. Экология же, используя физиологические методы, рассматривает реакции организма как единого целого на констелляцию внешних факторов, то есть на совместное воздействие этих факторов при строгом учете сезонной цикличности жизнедеятельности организма и внутрипопуляционной разнородности.

1. Понятие полевых методов исследования

Полевые методы предполагают изучение экологических явлений непосредственно в природе. Они помогают установить взаимосвязи организмов, видов и сообществ со средой, выяснить общую картину развития и жизнедеятельности биосистем. Полевые исследования имеют для экологии первостепенное значение, так как позволяют представить общую картину развития природы в конкретных условиях того или иного региона.

Полевые методы, в свою очередь, могут быть маршрутными, стационарными, описательными и экспериментальными.

Маршрутные методы используются для: выяснения наличия на исследуемой территории экологических объектов (например, тех или иных жизненных форм организмов, экологических групп, фитоценозов, охраняемых видов и др.); выявления разнообразия и встречаемости исследуемых экологических объектов. Приемами этой группы методов являются: прямое наблюдение; оценка состояния; измерение; описание (например, описание учетных площадок, отдельных представителей живого мира, фенофаз и т.п.); составление схем, карт и инвентаризационных списков исследуемых объектов.

Стационарные методы - это методы длительного (сезонного, круглогодичного или многолетнего) наблюдения за одними и теми же объектами, требующие неоднократных описаний, замеров изменений, происходящих у наблюдаемых объектов. Эти методы обычно совмещают в себе полевые и лабораторные исследования.

Описательные методы применяются при: регистрации основных особенностей изучаемых объектов; прямом наблюдении; картировании экологических явлений; инвентаризации ценных природных объектов. Эти методы являются ключевыми в экологическом мониторинге.

Экспериментальные методы объединяют различные приемы прямого вмешательства в обычные характеристики исследуемых объектов. Производимые в эксперименте наблюдения, описания и измерения выявленных свойств объекта обязательно сопоставляются с такими же объектами, не задействованными в эксперименте. В экологическом эксперименте сравниваются проявления свойств изучаемого объекта в различных условиях окружающей среды. Эксперимент, поставленный в полевых условиях, может продолжиться в лаборатории.

При полевых исследованиях наблюдения проводят за состоянием отдельных экосистем и компонентов экосистемы в конкретных условиях (в поле), за их взаимосвязями в различных ландшафтах. Определяют видовой состав всех организмов экосистем и условия их существования. Устанавливают связи между видами, неживыми компонентами, между организмами различных видов и природно-климатическими условиями. Особое внимание уделяют количественным характеристикам - температуре, влажности, численности и плотности популяций и др. Выделяют различные зависимости, связи между элементами экосистемы и внешними условиями, а также постоянно исследуют динамику (сезонную, годовую, многолетнюю) всех организмов экосистем.

2. Виды полевых методов исследования

В настоящее время существует и активно используется в экологических исследованиях большое разнообразие полевых методов исследования:

· Метод ключевых участков

Метод ключевых участков -представляет собой оценку состава, структуры и продуктивности фитоценоза или популяции растений с использованием ключевых участков как минимальных единиц экстраполяции. Метод применяют при геоботанических исследованиях. Ключевые участки -это площади, которые служат эталоном конкретного типа фитоценоза или популяции определенного вида растений. Эти данные имеют большое значение, например, для прогнозирования урожайности на единицу площади.

· Метод трансект

Трансектный метод применяют для оценки в вертикальной и горизонтальной плоскостях пространственной взаимосвязи различных компонентов и морфологических элементов ландшафта, отображающей качественную и количественную характеристику местоположений видов и сообществ, а также для выявления закономерностей распределения популяций в градиентах экологических факторов.

· Метод профилирования

Комплексное профилирование - один из основных методов полевых ландшафтных исследований, а также один из методов фиксации результатов полевых наблюдений. На завершающем этапе работ оно широко применяется для обобщения материала. По существу ландшафтное изучение той или иной территории почти всегда проводится методом профилирования. Значение этого метода особенно возрастает, если в распоряжении исследователя нет аэрофотоснимков. В последнем случае необходимы топографические карты.

· Метод маршрутных исследований

Метод маршрутных исследований - широко используется при проведении крупномасштабных полевых исследованиях, а также при изучении и картировании почв, растительности, рельефа, горных пород и гидрогеографических показателей. Маршрутные исследования могут быть двух видов:

o Системные - предполагают изучение всей площадь,

o Реконгносцировочные - когда изучают только часть 10-20% всей площади.

· Метод эталонов

Представляет собой модификацию метода «ключевых участков» и применяется для биогеохимических поисках полезных ископаемых в ландшафтах с аллювиальными, золовыми и ледниковыми типами отложений. Метод эталонов требует детального описания растительности у четом фенологических явлений и морфологических аномалий. При данном методе отбор проб растений проводят по элементарным геохимическим ландшафтам. В процесс пробоподготовки растения озоляют и растворяют в кислотах и спектральным методом на ААС определяют содержание химических элементов. Полученные результаты используют для расчета коэффициентов биологического поглощения.

· Стационарный метод

Метод длительного (сезонного, круглогодичного или многолетнего) наблюдения за одними и теми же природными объектами, требующие не­однократных описаний, замеров изменений, происходящих у наблюдаемых объектов. Стационарные методы обычно со­вмещают в себе полевые и лабораторные методики. При этом обычно используются методы физиологии, биохимии, ана­томии, систематики, физики, химии, географии, статистики и др.

· Трендовый метод

Способ графического определения генеральной тенденции наблюдаемых изменений (флюктуации) соответствующего экологического явления (объекта) с помощью Тренд-линий, показывающих многолетнее среднее значение явления по ежегодным колебаниям. Вычисляется по формуле: y = в -- ax, где y -- ежегодная величина наблюдаемого явления (напр., численности); в -- величина среднего значения первого года; а -- величина, на которую ежегодно изменяется линия тренда; х -- число лет каждого следующего года от исходной даты.

· Метод пробных площадок

Метод пробных площадок-- исследование фитоценоза с помощью одной или нескольких (случайно или по определенной системе) заложенных площадок, размер которой соответствует площади выявления исследуемого фитоценоза.

· Метод полигонов

Метод полигонов - это изучение процессов, явлений, объектов или систем на участках суши или моря, специально оборудованных для проведения различного рода полустационарных исследований в течение определенного промежутка времени.

· Метод плансектный

Способ исследования структуры растительных (подземных и надземных ярусов и биогоризонтов), их сомкнутости и биомассы по горизонтальным объемам -- плансектам. По суммарной проекции устанавливается общая сомкнутость фитоценоза.

· Метод укосов

Способ изучения продуктивности травянистых или полукустарничковых фитоценозов, заключающийся в скашивании травостоя на пробных участках (от 0,25 до 2,5 м 2) с соблюдением соответствующих правил биометрии (повторяемость, доверительные интервалы и т. п.).

· Метод фитомеров

Способ анализа факторов местообитания путем перенесения растений (пересадкой или в сосудах) и небольших участков фитоценоза (обычно травостой с дерниной или в сосудах) в условия другого экотопа.

· Метод ординации

В экологии более точным методом выявления связи растительности и среды обитания считают метод ординации, представляющий собой упорядочение видов или сообществ в виде рядов вдоль осей, отражающих изменения определенных экологических факторов. Для правильного проведения исследований все экологические факторы должны быть ранжированы в определенной последовательности с учетом их важности для размещения видов.

· Метод градиентного анализа,

Он используется для оценки связи растительного покрова со средой в наиболее строгом статистическом оформлении. По результатам выделяют индикаторные группы видов, в которые включаются лишь те, которые в ходе градиентного анализа информативность. Этот метод позволяет более точно выявить группы -индикаторы, однако не лишен недостатков. К которым можно отнести: необходимость набора огромного числа описаний, некоторый отрыв набора пробны площадей от аэрофотоизображений местности.

· метод экологических шкал и другие.

3. Современные экологические полевые исследования

Современная экология представляет обширный комплекс научных направлений, использующих огромный арсенал научных методов и технических средств исследования.

Из науки, в прошлом натуралистической, пользовавшейся преимущественно методами полевых наблюдений и учетов и простейшими экспериментальными приемами, экология превратилась в разветвленную научную дисциплину, опирающуюся на достижения практически всех разделов современного естествознания и техники. Экологи теперь широко используют математический аппарат для анализа получаемых данных, в том числе электронно-вычислительные машины, разнообразные технические средства (например, эхолокаторы, телекамеры, ультразвуковые установки, автоматические устройства, миниатюрные радиопередатчики, спектрофотометры, фотоаппаратуру, микроскопическую технику, дистанционные методы наблюдений за состоянием экосистем с помощью самолетов и космических кораблей и т.д.).

Современные экологические полевые исследования на суше и на водных просторах требуют использования мощных транспортных средств вплоть до авиации и океанских специализированных кораблей, равно как и капитального строительства в целях создания опорных стационаров. В современном экологическом исследовании необходимо участие многих специалистов по разным биологическим дисциплинам, и не только биологов, но и физиков, математиков, химиков, почвоведов, географов и др.

Для успешного развитии экологии до уровня современных потребностей социалистического планового хозяйства и экономики нашей страны необходимо резко повысить материальное обеспечение экологических исследований. Первоочередной задачей следует считать создание и расширение различных экологических лабораторий уже существующих биологических институтов. Институт эволюционной морфологии и экологии животных в Москве, Институт экологии растений и животных в Свердловске, Институт леса и древесины в Красноярске, Лаборатория лесоведения в Успенском (Московская область), Ботанический и Зоологический институты в Ленинграде, Биолого-почвенный институт во Владивостоке - эти учреждения системы Академии наук, как и институты и лаборатории гидробиологического профиля, должны быть укреплены в первую очередь, равно как и соответствующие биологические институты отделений и филиалов АН СССР, академий союзных республик, Академии медицинских наук, ВАСХ-НИЛ, Министерства сельского хозяйства и др. Экологические институты, лаборатории, опытные станции, стационары, работающие по экологической тематике, необходимо укомплектовать современным экологическим оборудованием. Это позволит отечественной экологии выйти на передовые позиции и решать важнейшие вопросы, выдвигаемые современным обществом.

Заключение

Первостепенное значение для эколога имеют полевые исследования, натурные наблюдения, т.е. изучение популяций видов и их сообществ в естественной обстановке, непосредственно в природе. Они позволяют установить воздействие на объект комплекса факторов, изучить общую картину развития и жизнедеятельности изучаемого объекта. При этом обычно используются методы физиологии, биохимии, анатомии, систематики и других биологических, да и не только биологических наук. Наиболее тесно экологические исследования связаны с физиологическими. Однако между ними имеется принципиальная разница. Физиология изучает функции организма и процессы, протекающие в нём, а также влияние на эти процессы различных факторов. Экология же, используя физиологические методы, рассматривает реакции организма как единого целого на констелляцию внешних факторов, т.е. на совместное воздействие этих факторов при строгом учёте сезонной цикличности жизнедеятельности организма и внутрипопуляционной разнородности.

Таким образом, полевые методы позволяют установить результат влияния на организм или популяцию определенного комплекса факторов, выяснить общую картину развития и жизнедеятельности вида в конкретных условиях.

Список литературы

1. Г.А.Новиков "Полевые исследования экологии наземных позвоночных живот-ных" изд. "Советская наука" 1949 г.

2. Ларина Н. И. Методика полевых исследований экологии наземных позвоночных. - Саратов: Изд- во Саратовского университета, 1968.

3. Одум Е. Основы экологии. М., 1968.

4. Реймерс Н.Ф. Экология. М., 1994.

5. Радкевич, В.А. Экология. -- Минск : Высшая школа, 1998.

6. Общая экология: Учебник для вузов. М.: ЮНИТИ, 2001.

7. Федорова, А.И. Практикум по экологии и охране окружающей среды / А.И. Федорова, А.Н. Никольская. - М.: ВЛАДОС, 2001.

8. Хотунцев Ю.Л. Экология и экобезопасность. М., 2002.

9. Хотунцев Ю. Л. Экология и экологическая безопасность: Учебное пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений. - 2-е изд., перераб. - М.: Издательский центр «Академия», 2004.

10. Экология растений / Н.А.Березина, Н.Б. Афанасьева- М.: Издательский центр «Академия», 2009.

Размещено на Allbest.ru